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Il propellente del futuro sarà prodotto da…batteri!

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Il combustibile del futuro potrebbe essere prodotto dai batteri. È quello che emerge da uno studio riportato sulla rivista scientifica “Joulegiovedì 30 giugno 2022. Utilizzando una molecola prodotta da alcuni batteri della famiglia dei “Streptomyces” potremmo essere in grado di creare combustibili molto più efficienti e soprattutto più “green” rispetto ai propellenti usati oggi sulla maggior parte dei lanciatori.

 

Ma come è possibile?

Le molecole chiave che verranno utilizzate per produrre questo tipo di carburanti sono chiamate POP-FAME, abbreviazione di “esteri metilici degli acidi grassi policiclopropanati” e il loro segreto risiede proprio nella loro struttura: le POP-FAME son formate da anelli con tre atomi di carbonio, che formano una specie di triangolo. Questa particolare geometria “affatica” i legami tra i singoli atomi di carbonio, facendo si che nel processo di combustione essi rilascino una grande quantità di energia ad alto potenziale. Secondo i ricercatori, questa insolita struttura permetterebbe inoltre alle molecole di combustibile di compattarsi in un volume relativamente piccolo, caratteristica fondamentale per i propellenti utilizzati nei razzi. 

Molecola di ciclopropano, in cui è facilmente visibile la forma “a triangolo”

Poiché questi combustibili sarebbero prodotti da batteri alimentati con materia vegetale, bruciarli nei motori ridurrà significativamente la quantità di gas serra immessa nell’atmosfera ad ogni lancio” -ha affermato il leader del progetto Jay Keasling– “gli acidi grassi risultati contengono fino a sette anelli di ciclopropano incernierati su una spina dorsale di carbonio. Similmente a quanto succede per la produzione dei biodiesel, queste molecole richiedono sono una fase aggiuntiva di lavorazione chimica prima di poter essere utilizzati come combustibile, il che abbatte notevolmente anche l’impatto ambientale della produzione”.

Il progetto è chiaramente solo agli inizi, ma i dati raccolti dai ricercatori sono molto incoraggianti: le POP-FAME possono produrre valori di densità energetica (la quantità di energia che può produrre un litro di sostanza) fino a 50 megajoule per litro, un risultato notevole se confrontato con i 35 megajoule per litro prodotti dall’RP-1, il combustibile a base di cherosene più utilizzato sui moderni lanciatori. 

Da dove provengono queste molecole?

La parte più interessante di questo studio è proprio la produzione delle POP-FAME: esse vengono prodotte naturalmente da alcuni batteri, scoperti già nel 1990! Degli studiosi infatti riuscirono ad isolare una molecola, chiamata in inglese “jawsamycin” che presentava una struttura a cinque anelli di ciclopropano, prodotta naturalmente da dei batteri. Solo pochi anni fa però il team di Keasling ha avuto la geniale idea di utilizzare gli stessi batteri per produrre molecole da utilizzare come combustibili per razzi.

Molecola di Jawsamycin, in cui sono visibili gli anelli di ciclopropano “a triangolo”

 Il team di POP-FAME ora sta è al lavoro per aumentare ulteriormente l’efficienza del propellente prodotto, cercando di sintetizzare molecole di diversa grandezza, cosi da ampliare il range di motorizzazioni in grado di bruciare POP-FAME, dai motori per razzi a solido, fino ai motori diesel delle automobili. Inoltre gli scienziati stanno sviluppando un modo di alimentare questi batteri basato su scarti vegetali, in modo da rendere neutra da un punto di vista climatico anche la fase di produzione delle molecole POP-FAME.

Attualmente il settore spaziale non rappresenta un problema dal punto di vista climatico: il numero assai ridotto di lanci spaziali (146 nel 2021) fa si che le emissioni totali del settore siano trascurabili rispetto ad altri settori, come quello dell’aviazione ad esempio. Ma con la nascita del turismo spaziale e il numero di lanci in costante aumento, c’è bisogno di trovare soluzioni sempre più “green” anche per i lanci spaziali, e il progetto POP-FAME si muove proprio in questa direzione. 

L’esplorazione spaziale è un settore in forte crescita, anche grazie a progetti di questo tipo. Solo grazie a continui investimenti sarà possibile continuare a progredire in questo campo, che, non dimentichiamocelo mai, ci ha dato, e continuerà a farlo, tecnologie incredibili che oggi diamo per scontato e che hanno migliorato notevolmente la nostra vita. 

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